JPS5824466A - サ−マルプリンタの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、サーマルプリンタの駆動回路に関する。

第１図は、従来の熱ペンの定温度制御回路の一部であり
、特公昭５５−１５５７８にて公知とされている回路で
ある。ｗ４１図の回路を多少変更することによりサーマ
ルプリンタに応用することが可能であり、この時の不具
合点について、以下に詳述する。１は電池等の変動！！
！素を持つ電源で、電圧ｖａを発生する。２は抵抗器、
３はコンデンサ、該コンデンサは前記抵抗２を介して電
源ＩＫ直列接続され、スイッチ４が前記コンデンサＩｓ
に並列接続されて、上記回路によって充放電回路１１ｔ
％戚する。５ｉｊ前記スイツチ４を一定周期で開閉する
スイッチ態動回路、６は電圧比較回路、７は基準電源、
６は可変分圧器をそれぞれ示している。！は熱ペン、１
０は熱ペン９のスイッチで、電圧比較回路６の出力によ
ってオン、オフされ、熱ベン９０温１１電源電圧ｙｏの
変動によらず一定温［Ｋ保穴れるよう作動する。第１図
をサーマルプリンタに応用するには、熱ペン９に相当す
る発熱素子の数を増し、選択的にスイッチ１０を制御す
る回路等が必要であるが、一定温度に熱して安定した印
字品質を得る原理は変らない。８ｇ１図に於けるスイッ
チ４を、瞬時オンしてコンデンサ５ｔ−放電し、基準電
源７の電圧を可変分圧器８によって分圧され九電王Ｅま
での充電時間ｔを電圧比較回路６によって取り出し、加
熱時間ｔだけ一定周期Ｔごとにスイッチ１０をオンし、
熱ペンの温度制御をする。

第２図は、加熱時間ｔと電源電圧７ａの関係を示す図で
、電源電圧が高いＶｔの時は充電時間が速くなり、加熱
時間は短いｔｔ′となり、電源電圧が低いｖ３の時は、
加熱時間は長いｔ３となる。

熱ペンの抵抗値′ｆｔｒとすると、熱ペンに加えられた
単位時間当りのエネルギ（ＦＷ）　　Ｆ１％次式（１）
％式％ 温度が一定になる几めには、エネルギが一定であれは良
いから、ｖｔの時のｔとＶＯの関係はとなれば良い。

このような関係を、等エネルギ特性と呼ぶことにする。

第１図に示す回路の加熱時間ｔは、コンデンサ５の容量
をＣ９抵抗器２の抵抗値をＲとすると、（３）式で褒わ
される。

ｔ＝−０・ＲＸ　ｎ　（１−−）　　・・・・・・・・
・　（３）ＶＯ コレｔ　ｘ　ＩｔｈＫ　”／Ｂ　ｔ　　ｙ　＠ｖｃｔ１
０Ｒを対数目盛にとって示したのが、第５図である。３
１は（３）式をＯＲで瞼しに４１性曲線であり、５２は
傾きが−２の直線である。この直線５２と平行な点の軌
跡の関係式は、次式（４）で表わされる。

すなわち、等温Ｉｆｔ＃性のｔと■の関係式（２）も式
（４）と同じであり、直線３２と平行な軌跡では温度が
一定である。特性曲線３１の直線３２に平行に近似でき
る部分Ｆｉｐ点からＱ点であり、Ｘの値にしてｘ　＝　
ｔ　５〜１．６程度である。いま仮に、電源をマンガン
電池４本とすると、初期値はｔ５ｖ＠度であり、この時
、Ｘ＝ＶＯ／Ｆｉ：”ｔ６となるのでｗ−ｔａ６（ｖ）
、ｘ＝ｔｓのときに＝４．０４であれば、その時のｙａ
は約ａ３（ｖ）となる。すなわち、＆５（２）〜＆３（
Ｖ）程度しか等温度駆動ができないということである。

一般にマンガン電池では、８ＵＭ５に於いてα５Ω程度
の内部抵抗があり、サーマルプリンタのように、熱ぺ′
７９に相当する発熱要素が複数個存在し、かつ同時に通
電される時には、電圧降下が著しいため、もつと広い電
圧範囲にわたって等エネルギ特性を有する回路が必要で
ある。

又、サーマルプリンタのように、与えたエネルギを瞬時
に熱に変え、ドツトを形放して行くような方式では、エ
ネルギの差が後食であっても印字品質に大きく影響を与
えるため、もつと直線５２に近い特性を必要とする。加
えて、特性曲線５１の湾曲方向が、電圧が高くても低く
ても双方にエネルギ過多の方向となっているため、サー
マルプリンタの発熱要素のように破壊しやすい発熱体を
制御するＫＦｉ不向きである。このような不具合点を解
消するために、定電圧回路を用いて、サーマルプリンタ
を駆動する方法も考えられるが、電源を電池で駆動する
場合には、電源回路による電力消費が大きく、電池駆動
に不向きである。

本発明の目的は、従来の定温度制御回路の特性を大幅に
教養し、サーマルプリンタのマンガン電池駆動を可能に
すゐ駆動回路を提供することにある。Ｗ！に、電力消費
が少なく、安価な、サーマルプリンタの駆動回路を提供
することにある。

第４図は、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路の
一実施例を用いた、電子卓上計算機（以下電卓と略す）
の回路の略図である。４１は電源で参る電池、４２は電
源供給用のスイッチ手段の一種であるトランジスタ、４
３はその制御用のトランジスタであり、プリンタを必要
としない電卓の使用状態では、トランジスタ４２はオフ
状態である。４４は第一の定電圧手段の一種であるゼナ
ーダイオード、４５は抵抗器、４６は第二の定電圧手段
の一種であるダイオードであり、ゼナーダイオード４４
と抵抗器４５．ダイオード４６とによって、電源電圧Ｖ
（＋を分圧する分圧回路４７１形成している。ゼナーダ
イオードの電圧ｉｊ’９１である０分圧回路４７中の任
意の分圧点である８点と電源の一端との間に、調整用抵
抗器４８ｔ−介して、コンデンサ５０が接続されている
。このコンデンサ５０と並列に、保護用抵抗器５１とト
ランジスタ５２とで構成される放電回路が接続されてイ
ル。５！５Ｈ％前記コンデンサ５０の充電レベルに応じ
てオン、オフするスイッチング回路の一種である電圧比
較回路であり、ゼナーダイオード５４と、抵抗器５５の
直列回路によって基準電圧ＩＣｆ作り出し、この基準電
圧Ｚとコンデンサ５０の電圧レベルを比較し、電圧比較
回路５５の出力がオン、オフする。

第４図では、充電レベルが電圧！に達すると、電圧比較
回路５３の出力Ｆｉ、ローレベルとなる。

以上の回路により、サーマルプリンタの発熱要素への通
電時間が、電源電圧に応じて決定省５゛れ、これらの回
路を総称して通電幅制御回路とし、５６で示す、６０は
発熱要素、６１Ｆ１発熱要素を配置したセラ２ツク等の
基材からなる発熱ヘッドをそれぞれ表わす、一般に縦一
列ＩＣ７ドツトの発熱要素４０を配置した発熱ヘッド６
１を横方向に移動しながら、５×７マトリツクスの文字
をドツトによって形成して行く。この時、発熱要＄６０
への通電を制御するのが、通電制御手段の一種であるト
ランジスタ６Ｉｓである。６４は演算処理及びプリンタ
のコン）レールを行なうｏｐｖ、６ｓは文字信号発生装
置であり、０ＰＵＫマイクロプロセツサを用いている時
は、一般にＩ１０ポートが用いられる０文字信号発生袈
置６５の出力と電圧比較回路５３の出力をアンドゲート
６６を通すことにより、トランジスタ６３は電源電圧に
応じた時間だけオンし、適正ｔｓｉ度の印字がなされる
ことになる。６７は発熱ヘッドの位置を検出し、印字の
タイ電ングシグナル′を発生するタイミングシグナル発
生装置であり、放電用のトランジスタ５２を瞬時オンす
る信号を発生している。放電時間は、数十μ鱈の時間で
あれば良い。

次に、通電幅制御回路５６の動作について、第５図、第
６図を用いて詳述する。

第５図は、電源電圧ｙｏと、分圧回路４７中の８点の電
位をｖｍとし次時のｖＯとＶ−の相関を示す図である。

ゼナーダイオード４４は一例として、ゼナー電圧ｙｘが
最大２．５（Ｖ）を有するものであり、ダイオード４６
はシリコンダイオードで、最大α７（ｖ）程度のもので
ある。ダイオード４６は、電源電圧ｙｏが低下して、ダ
イオード４６内を流れる電流が小さくなっても、その順
方向電圧があまり変化しないため、第５図の特性−１１
７０のような特性を示す。８点の電位Ｖ−は、コンデン
サ５０への実際の充電電位である１日点の電位は、Ｖ・
の下降により、ｖＯが、４　　（Ｖ）近くまでは、次式
（５）で近似される。

ｖｌ＝７Ｑ−Ｖ冨　・・・・・・・・・・・・　（５）
仁の時の電圧比較回路５３の出力のパルス幅ｔは、（６
）式で表わされる。

Ｃはコンデンサ５０の値、Ｒは調整用抵抗器４８の値で
ある。ダイオード４６が省略された場合は、＃１ぼ（６
）式で表わされる。省略されていない場合は、（７）式
で表わされる。

第４１ｉｌｌＦｉ、通電幅制御回路５６のパルス幅ｔと
電源電圧Ｖ・との関係を示すグラフであり、第３図と同
様の目盛りを使用している。Ｘ　ｚ　７６／ｌｊｉの時
の、実際の充電電位ＶＩＫよって求めたｙ　ｆｌ　ｔあ
てはめて特性曲線を抽い次ものであり、−例として基準
電圧ｍ−１７（ｖ）として、第５図と同一物Ｆｉ同一番
号で示している。７１は分圧回路４７１用いた本発明に
よる通電幅制御回路５６の特性−線であり、Ｘ　ｘｘｒ
　４　Ｑ〜９．２の範囲（第６図の５点からに点まで）
で、傾き−２の直線７２に平行な特性を有している。こ
れを電圧値で見るとｘＸｌｓ＊Ｖａであるから、五６ｃ
’ｌ）　〜＆４（Ｖ）ノ範囲となり、従来の回路と比較
して、等エネルギー特性の範囲が大幅に広がっている。

すなわち、電池等の電源４１の容蓋が減少し、電圧が下
降してきても、発熱要素６０には適正な電力が与えられ
、適正な濃度が保たれることになる。尚、特性曲線上に
破線で示された特性曲線７３は、第°二の定電圧手段４
６ｔ−省略した時の特性曲線であり、Ｘ　＝ｘ　４　ｆ
３〜９．２の範囲で、直線７２にほぼ近似され、特性曲
線ｓ１より、その電圧範囲は広がっている。ニッケルカ
ドミウム電池のように電圧の蜜勤範囲のせまい電池では
、この特性でも充分に使用できるものである。又、抵抗
器４５ｔ−も省略し、第一の定電圧手段４４と調整用抵
抗器４８、コンデンサ５０の直列回路を電源に直列に接
続する構成にしても、はぼ特性曲線７５と同様の特性が
得られる。このように、本発明によるサーマルプリンタ
の駆動回路は、電源にＬじて通電時間が広がるため、無
駄な電力消費を行なうことがほとんどないというすぐれ
た！黴を有している。

第７図は、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路の
他の実施例を用い次電卓の回路図の略図であり、第４図
と同一物Ｆｉ同一番号で示している。

第一の定電圧手段に、）ランラスタ８１．抵抗器８２．
８ｉ５を用いたトランジスタの定電圧特性を利用してい
るため、抵抗器８３（もしくは抵抗器８２）Ｋ可蜜抵抗
器を使用することにより、　７ｇを調整し、特性を変え
ることができる。又、第二の定電圧手段にもトランジス
タ８４を用いている。

この分圧回路４７の８点とコンデンサ５０に接続された
調整用抵抗器４８との間に、ダイオード８５が挿入され
ているが、これは、特性を微妙Ｋｆｆｉ化したい時等に
用いるものであり、なくても良い。

５２は放電用のトランジスタで、保護抵抗器は省略され
ている。第４図の比較回路５！６ＩＣ換えて、トランジ
スタ８６を用い、コンデンサ５０の充電レベルがトラン
ジスタ８６の一ベースエミッタ間電圧（以下＃ｉｖｔ＋
・と略す）Ｋ這すると、トランジスタ８６はオンする。

すなわち、Ｖｂｅ−基準電圧Ｘとなる。８７はトランジ
スタ８６の負荷抵抗器であり、これとトランジスタ８６
とによってスイッチング回路を形成している。Ｖｂｅの
温Ｉｆｆ化゛によるトランジスタ８６の出力のパルス幅
の変化は、発熱要素６０への通電時間の温Ｉｆ％性と一
致するため、温度補償の働きを兼ねることができる０以
上の回路によって、通電幅制御回路９０を構成している
。９１は、アンドゲート９２との接続のための波形整形
用のバッファである。

発熱ヘッド６１上に配置された発熱要素６０は、移動方
向ムと同一方向Ｋａ群とｂｐＫずらして配置されていて
、同一タイミングに通電されるドツト数を最大４ドツト
にしている。９５はａ群の、９４は１群の文字信号発生
装置を、それぞれ示している。９５は、サーマルプリン
タの駆動源であるモータで、発熱ヘッド６１を入方向に
移動したり、紙送りをしたりする動力源である。９６＃
′ｉ毫−夕９５の軸上に固定された永久磁石で、コイル
を含む磁気ヘッド９７と共にタコジェネレータ？８（以
下ＦｉＴ０９Ｂと略す）を１ｌ１１放している。

Ｔｉ２Ｂは、発熱要素６０のａ群及び６群の印字タイミ
ングを検出する。Ｔ０９８１設置することにより、モー
タ９５のスピードに無関係に、印刷紙に対して等ピッチ
のドツト間隔を保証することができる。τＧ？８の出力
をタイミングシグナル発生装置？？［よって、放電用の
トランジスタ５２を瞬時オンする波形に変換し、がっ、
０ＰＵ６４への入力信号を作り出している。Ｔ０９８と
タイ２ングシグナル発生装雪９９とによって印字の位置
を検出する位置検出器１ｏｏｔ構成している。

第８図は、第７図のサーマルプリンタの駆動回路のタイ
之ング図である。、１０１はＴＧ？８の出力波形であり
、モータの回転によって磁気ヘッド！０のフィルに正弦
波が発生する。１０２は位置検出器１００の出力波形で
、パルス幅のきわめて小さい、パルス波形であり、放電
用のトランジスタ５２ｉｊ、丁Ｇ？８０周期に同期して
オン、オフを繰り返す、最初の通電位置をＴ・（ＩＬ）
　　とすると、τ・（１））のタイ電ングの後に一列分
の印字が完了し、順次〒ｓ　（ａ　）　＋　Ｔ　ｔ　（
ｂ　）　と進み、文字が形成される。１０３は、通電幅
制御回路５６０トランジスタ８６の出力波形を示し、電
源電圧ｖＯの変化に応じてパルス幅が変化する。Ｔ・（
ｂ）のタイきフグ時のように、仮に通電するドツト数が
多く電圧が低いＶｏｌとなると、パルス幅ｔは伸びて長
いＴＷｌとなり、逆圧、電圧が上昇して高い１２となる
と、パルス幅ｔは短いＴＷ２となる。出力波形１０３と
、文字信号発生装置９３゜９４とをアンドゲート９２に
よって結合し、ａｆＦ＊０群の選択１発熱要素６０の選
択を行ないながら所定の文字が形成されて行く。

淘、温度特性１ｋＶｂｅによる変化以上に必要とする鳩
合は、調整抵抗器４８に、直列又は並列に、サーミスタ
等の温度検出素子を接続すれは喪い。

又、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路は、第４
図、第７図に上げた回路に限定されるものではなく、同
様の原理を用いるものすべてに適用されるものである。

例えば、定電圧手段には、第４図、第７図に示し次もの
の他に、ダイオードの順方向特性を利用し、電圧ｙｇの
大きさにあわせて、１コあるいは数コを直列に接続して
用いることでも代用することができる。

以上、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路は、き
わめて簡略にして、安価な通電幅制御回路罠より、電源
電圧の変動に対して安定な印字品質を得るものであり、
マンガン電池等の小容量の電池に於けるサーマルプリン
タの駆動を可能にし、かつ、省電力を可能にするきわめ
て有用なものである。

【図面の簡単な説明】

１１１；１図は、従来の熱ペンの定温度制御回路の一部
を示す図であり、ＩＦｉ電源、１１は充放電回路、９は
熱ペンをそれぞれ示している。 第２図は、加熱時間ｔと電源電圧ｙｏの関係を示す図で
ある。 塘３図は、第１図に示す回路の特性を示す図であり、Ｘ
軸にＶ＠／Ｗ　、ｙ軸にｔｌｏ−Ｒ１ｆｔ対数目盛にと
って示しである。 第４＠Ｉは、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路
の一奥施例を用い皮電子卓上計算機の回路図の略図であ
り、４４は第一の定電圧手段、４６は第二の定電圧手段
、４７は分圧回路、４８は調整用抵抗器、５０はコンデ
ンサ、５２は放電用のトランジスタ、５３は比較回路、
６０ｉ；ｉ発熱１ｉ！素、６ＳＦｉ通電制御トランジス
タをそれぞれ示している。 第５図は、電源電圧ｙａと分圧回路中の８点の電位Ｖ−
との相関を示す図である。 第６図は、通電幅制御回路５６のパルス幅ｔと電源電圧
ｖＯとの相関を示すグラフであり、第Ｓ図と同様の目盛
りを使用している。７１は本発明による通電＠５６の特
性曲線であり、７３は、本発明による通電幅制御回路の
他の実施例特性である。 第７図は、本発明による、サーマルプリンタの駆動回路
の他の実施例を用いた電卓の回路図の略図であり、第一
の定電圧手段をトランジスタ８１と抵抗器８２．８３に
よって構成している。コンデンサの充電レベルに応じて
オン、オフするスイッチング回路にトランジスタ８６１
に用いている。 ９５はモータ、９８はタコジェネレータ、１００け位置
検出器をそれぞれ示している。 第８図は、第７図のサーマルプリンタの駆動回路のタイ
ミング図である。 以上 出願人　信州精器株式会社 代理人　弁理士　最上　　務 Ｏ 第１図 第２図 第３図 第４図 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ｌｊ数個の発熱要素を有し、選択的に前記発
   熱要素に通電し、印刷紙に印１ｉ１１１する如きサーマ
   ルプリンタの駆動回路に於いて、前記発熱１１票の通電
   をオン、オフする通電制御手段と、該通電制御手段のオ
   ン時間を前記発熱要素に印加される電源の電圧に応じて
   変化させる通電幅制御回路を有し、該通電幅制御回路は
   、少なくとも一つの定電圧手段と抵抗器とコンデンサと
   の直列回路と、前記コンデンサに並列に接続された放電
   回路と前記コンデンサの充電レベルに応じてオン、オフ
   するスイッチング回路とからなり、前記定電圧手段と抵
   抗器とコンデンサとの直列回路を前記電源間に挿入しｔ
   ことを特徴とするブー１ルプリンタの駆動回路。
2. （２）　　複数個の発熱要素を有し、選択的に前記発熱
   要素に通電し、印刷紙に印刷する如きサーマルプリンタ
   の駆動回路に於いて、前記発熱要素の通電をオン、オフ
   する通電制御手段と、該通電制御手段のオン時間を前記
   発熱要素に印加される電源の電圧に応じて変化させる通
   電幅制御回路を有し、咳通電幅制御回路は、前記電源電
   圧を第一の定電圧手段と、抵抗器と、第二の定電圧手段
   との直列回路により分圧する分圧回路と、咳分圧回路中
   の任意の分圧点と前記電源の一端との間に挿入されたコ
   ンデンサと、該コンデンサの両１ｌＩＩｌを開閉する放
   電回路と、前記コンデンサの充電レベルに応じてオン、
   オフするスイッチング回路とからなることｔ＋ｅａとす
   るサーマルプリンタの駆動回路。
3. （３）　　前記発熱要素の移動に対応して、印字位置を
   検出する位置検出器を備え、該位置検出器の出力に同期
   して前記放電回路を作動する特許請求の範囲第１項及び
   ２項記載のサーマルプリンタの駆１ｌｔ１回路。